Inversores solares

¿Qué es un inversor ?

Los inversores son equipos electrónicos capaces de invertir o transformar la corriente continua (DC) procedente de los paneles solares y de las baterías a corriente alterna (AC) de 220V necesaria para alimentar los electrodomésticos de una vivienda. Dependiendo de la aplicación podemos distinguirlos en 2 grandes grupos inversores de baterías e inversores de conexión a red.

Tipos de inversores y usos

Los inversores de aislada (con baterías) se utilizan en instalaciones sin conexión a la red eléctrica. Son capaces de convertir la corriente continua (DC) de la batería a corriente alterna (AC) de 220V para alimentar los consumos de la vivienda. Necesitan obligatoriamente el uso de baterías y son capaces de generar una onda senoidal directamente extrayendo energía de la batería. Se utilizan para proporcionar luz en localizaciones sin conexión a la red eléctrica como casetas de campo, barcos, caravanas, sistemas de bombeo, etc. Dentro de este grupo podemos encontrar varios tipos de inversores de aislada:

Inversor de aislada: Su finalidad es transformar la corriente continua (DC) de las baterías en corriente alterna (AC) a 220V para alimentar los electrodomésticos. Para proteger la batería están programados para detener el suministro cuando la tensión de la batería es muy baja y evitar las sobredescargas. Además incorporan protecciones contra sobretensión, cortocircuito de salida, inversión de polaridad y excesiva temperatura.

Inversor-cargador: Los inversores cargadores incorporan además un cargador interno capaz de cargar la batería usando una fuente de alimentación de 220V externa, como los grupos electrógenos, la red eléctrica o motores de gasolina. La ventaja de los inversores-cargadores es que el sistema se independiza de las condiciones metereológicas pudiendo funcionar incluso en los días de lluvia o nublados o cuando el consumo en la vivienda es muy superior al esperado y la batería está descargada. Al incorporar el cargador interno, cuando una fuente auxiliar de energía está presente, toda la energía suministrada a la vivienda proviene de la fuente auxiliar y al mismo tiempo se cargan las baterías, de este modo se aprovecha la energía de la fuente auxiliar al máximo. Permiten el arranque de grupos electrógenos de forma automática, alimentar consumos muy elevados puntualmente sumando a la energía de la fuente auxiliar energía procedente de la batería (smart boost function) y además permiten instalar menor número de paneles solares, ya que la energía extra necesaria en la vivienda será cubierta por un grupo electrógeno y no es necesario instalar un excedente de paneles solares que producirían un sobrante de energía durante todo el año, de esta forma se abaratan los costes de la instalación.

Inversores 3 en 1: Los inversores 3 en 1 incorporan inversor de baterías, regulador de carga y cargador de baterías. Estos equipos compactos son capaces de gestionar toda la energía de la instalación y por lo tanto se puede visualizar en el display digital toda la energía de carga procedente de los paneles solares, el estado de la batería y la energía de salida. Por su facilidad de instalación, su reducido peso y su reducido coste, estos inversores 3 en 1 son cada vez más utilizados en las instalaciones solares.

Los inversores de autoconsumo se utilizan en instalaciones con conexión a la red eléctrica. Estos inversores están equipados con seguidores del punto de máxima potencia (MPPT) para maximizar la producción de los paneles solares. La corriente proveniente de los paneles solares es transformada a corriente alterna (AC) y mediante un algoritmo de bucle de enganche de fase (phase locked loop) sincronizan la corriente alterna de salida con la corriente alterna de la red eléctrica. De esta forma la energía puede ser consumida tanto en la vivienda como inyectada en la red eléctrica para su venta. Estos inversores no son capaces de generar una forma de onda sinoidal de 220V, necesitan obligatoriamente seguir una onda presente bien sea de la red o de un inversor de baterías. Dentro de este grupo podemos distinguir los siguientes inversores de conexión a red:

Inversor de autoconsumo directo: Los inversores de autoconsumo directo transforma la corriente continua de los paneles solares y es inyectada directamente en el interior de la vivienda. La tensión de inyección es ligeramente superior a la tensión de la red eléctrica, lo que hace que toda la energía procedente de los paneles solares se consuma con prioridad a la energía de la red. Por lo tanto el consumo de la vivienda será abastecido con la energía solar mientras esta sea suficiente, y en caso de que el consumo sea mayor a la producción solar se suplirá la diferencia con energía de la red. En los casos donde la producción solar sea superior al consumo de la vivienda el excedente de producción será vertido a la red. En caso de no querer verter a la red se utilizan kits de inyección cero.

Inversor de autoconsumo con baterías (híbridos): Los inversores de autoconsumo con baterías además de realizar las funciones de los inversores de autoconsumo normales, son capaces de almacener el excedente de energía solar en las baterías para poder ser utilizada con posterioridad. Al estar interconectados con la red de distribución eléctrica y además ser capaces de gestionar la energía de los paneles solares y de las baterías estos inversores también son conocidos como gestores energéticos o inversores híbridos.

Características de los inversores solares

Potencia de salida: La potencia de salida del inversor puede estar expresada en vátios (W) o en Voltio-Amperios (VA). La diferencia entre uno y otro es el factor de potencia que depende de la eficiencia del inversor y de las cargas o consumos conectados a él. Así pues un inversor con salida de 500VA tendrá una salida cercana a 495W cuando las cargas conectadas sean prácticamente resistivas puras. Y una salida de unos 450W con cargas fuertemente inductivas o capacitivas. Las cargas resistivas son aquellas donde no hay desfase entre la tensión y la corriente, es decir, no hay transformación de corriente si no que simplemente la energía es consumida en calor como las estufas de resistencias, un termo eléctrico o un horno convencional. Las cargas inductivas y capacitivas crean un desfase entre la tensión y la corriente debido a una trasnformación antes de ser consumida y produciendo un consumo de reactiva como sucede con motores, compresores, tubos fluorescentes y cualquier cosa que tenga un transformador o un condensador.

Temperatura: La temperatura afecta fuertemente a la salida de los inversores limitando el máximo de potencia que pueden entregar y el tiempo durante el cual pueden entregar esa potencia. A mayor paso de corriente mayor temperatura por lo que todos los inversores serán capaces de suministrar la potencia de salida nominal a temperatura estándar de 25º y prácticamente el doble de potencia nominal durante unos pocos segundos.

Pico de potencia máxima: Todos los inversores son capaces de suministrar hasta el doble de la potencia nominal de salida durante unos pocos segundos para poder soportar el transitorio de arranque de las cargas más exigentes como los motores o los compresores.

Consumo de standby: El inversor consume un poco de energía incluso en los periodos donde no hay consumo en la vivienda. Cuanto mayor es el inversor, (más potente) más grande es el consumo de standby.

Tensión de funcionamiento: Por eficiencia en la conversión los inversores de baterías de 12V tienen potencias de salida de unos poco vatios hasta unos 1200W, los inversores de 24v tienen potencias entre los 1000W y 3000W y los inversores de 48V entre 4000W y 8000W. Los inversores de conexión a red trabajan a tensiones mucho mayores para aumentar la eficiencia al máximo posible, de esta forma podemos encontrar inversores de conexión a red que trabajan con tensiones de paneles solares entre los 400V y los 500V.